JP2006304537A - モータの電磁ブレーキ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレーキ開放保持電圧を可変とすることで、ブレーキ特性の経時変化によるブレーキの誤動作を防止し、さらにモータの動作開始時（電源投入時）にブレーキ開放電圧を変化させ、個々のブレーキごとに最適なブレーキ開放保持電圧を設定することができる電磁ブレーキ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置によって駆動されるモータ１６に設けられた電磁ブレーキ１７に対し第１の電圧値を印加して電磁ブレーキ１７を開放し、第１の電圧値より低い第２の電圧値を印加して電磁ブレーキ１７の開放状態を保持するブレーキ電圧制御部１３を備えた電磁ブレーキ制御装置において、ブレーキ電圧制御部１３は、モータ１６の動作中に電磁ブレーキ１７が誤動作し、モータ１６が過負荷状態になった場合には、第２の電圧値を所定の値だけ大きくして電磁ブレーキ１７に印加する。
【選択図】図１
【解決手段】モータ制御装置によって駆動されるモータ１６に設けられた電磁ブレーキ１７に対し第１の電圧値を印加して電磁ブレーキ１７を開放し、第１の電圧値より低い第２の電圧値を印加して電磁ブレーキ１７の開放状態を保持するブレーキ電圧制御部１３を備えた電磁ブレーキ制御装置において、ブレーキ電圧制御部１３は、モータ１６の動作中に電磁ブレーキ１７が誤動作し、モータ１６が過負荷状態になった場合には、第２の電圧値を所定の値だけ大きくして電磁ブレーキ１７に印加する。
【選択図】図１
Description
本発明は、モータに設けられた電磁ブレーキの制御装置に関する。
ロボットなどの駆動軸に利用されるモータを停止させるブレーキとしては一般に無励磁形電磁ブレーキが広く用いられている。
このブレーキは、電圧を印加することにより開放され、電圧を印加しないとブレーキがかかる機構となっている。しかしながらブレーキ開放にあたって最初にアーマチュアを引き付けるために大きな電圧を印加しなければならず、その後は開放状態を維持するために電圧を印加した状態を維持するので消費電力が大きく、発熱も大きい。
よって、従来の電磁ブレーキ制御装置には消費電力および発熱を抑制することを目的として、ブレーキを開放する際には大きな電圧を印加し、その後は低電圧へ下げるというものがあった（例えば、特許文献１参照）。
また、図６は従来のブレーキ制御装置のブロック図の一例である。図において、４１はＣＰＵ、４２はサーボアンプ、４３はブレーキ開放定格電圧Ｖ１の電圧源、４８はブレーキ保持低電圧Ｖ２の電圧源、４９はブレーキ電圧切り替え部（スイッチ）、４４はＲＯＭ、４５はＲＡＭ、４６はモータ、４７は電磁ブレーキである。従来は、一定のブレーキ開放定格電圧Ｖ１とブレーキ保持低電圧Ｖ２を用いて、ブレーキ開放時にはブレーキ開放定格電圧Ｖ１を印加し、一定時間後ブレーキ保持低電圧Ｖ２に切り替えるといった手法をとっていた。
このブレーキは、電圧を印加することにより開放され、電圧を印加しないとブレーキがかかる機構となっている。しかしながらブレーキ開放にあたって最初にアーマチュアを引き付けるために大きな電圧を印加しなければならず、その後は開放状態を維持するために電圧を印加した状態を維持するので消費電力が大きく、発熱も大きい。
よって、従来の電磁ブレーキ制御装置には消費電力および発熱を抑制することを目的として、ブレーキを開放する際には大きな電圧を印加し、その後は低電圧へ下げるというものがあった（例えば、特許文献１参照）。
また、図６は従来のブレーキ制御装置のブロック図の一例である。図において、４１はＣＰＵ、４２はサーボアンプ、４３はブレーキ開放定格電圧Ｖ１の電圧源、４８はブレーキ保持低電圧Ｖ２の電圧源、４９はブレーキ電圧切り替え部（スイッチ）、４４はＲＯＭ、４５はＲＡＭ、４６はモータ、４７は電磁ブレーキである。従来は、一定のブレーキ開放定格電圧Ｖ１とブレーキ保持低電圧Ｖ２を用いて、ブレーキ開放時にはブレーキ開放定格電圧Ｖ１を印加し、一定時間後ブレーキ保持低電圧Ｖ２に切り替えるといった手法をとっていた。
しかしながら、従来の電磁ブレーキ制御装置においては、ブレーキの経時変化や周囲環境の違い、動作中の環境変化などにより、一定の低電圧の印加によってブレーキの開放状態を維持できなくなり、駆動軸のモータが動作中にも関わらず、ブレーキが作動（誤動作）してしまうという問題があった。
また、ブレーキの特性の個体差によって、ブレーキ開放状態を維持できる電圧値にブレーキごとのばらつきが発生するため、一律に設定された低電圧値ではブレーキ開放状態を維持しきれない場合や、逆に必要以上に高い電圧を印加している場合があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ブレーキ開放保持電圧を可変とすることで、ブレーキ特性の経時変化によるブレーキの誤動作を防止し、さらにモータの動作開始時（電源投入時）にブレーキ開放電圧を変化させ、個々のブレーキごとに最適なブレーキ開放保持電圧を設定することができる電磁ブレーキ制御装置を提供する。
また、ブレーキの特性の個体差によって、ブレーキ開放状態を維持できる電圧値にブレーキごとのばらつきが発生するため、一律に設定された低電圧値ではブレーキ開放状態を維持しきれない場合や、逆に必要以上に高い電圧を印加している場合があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ブレーキ開放保持電圧を可変とすることで、ブレーキ特性の経時変化によるブレーキの誤動作を防止し、さらにモータの動作開始時（電源投入時）にブレーキ開放電圧を変化させ、個々のブレーキごとに最適なブレーキ開放保持電圧を設定することができる電磁ブレーキ制御装置を提供する。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、モータ制御装置によって駆動されるモータに設けられた電磁ブレーキに対し第１の電圧値を印加して前記電磁ブレーキを開放し、前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を印加して前記電磁ブレーキの開放状態を保持するブレーキ電圧制御部を備えた電磁ブレーキ制御装置において、前記ブレーキ電圧制御部は、前記モータの動作中に前記電磁ブレーキが誤動作し、前記モータが過負荷状態になった場合には、前記第２の電圧値を所定の値だけ大きくして前記電磁ブレーキに印加することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記ブレーキ電圧制御部は、前記電磁ブレーキに前記第１の電圧値を印加して前記電磁ブレーキを開放した後に徐々に印加電圧値を低下させ、動作中の前記モータが過負荷状態となった場合の印加電圧値と所定の値との和を前記第２の電圧値とすることを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、モータ制御装置によって駆動されるモータに設けられた電磁ブレーキに対し第１の電圧値を印加して前記電磁ブレーキを開放し、前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を印加して前記電磁ブレーキの開放状態を保持するブレーキ電圧制御部を備えた電磁ブレーキ制御装置において、前記ブレーキ電圧制御部は、前記モータの動作中に前記電磁ブレーキが誤動作し、前記モータが過負荷状態になった場合には、前記第２の電圧値を所定の値だけ大きくして前記電磁ブレーキに印加することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記ブレーキ電圧制御部は、前記電磁ブレーキに前記第１の電圧値を印加して前記電磁ブレーキを開放した後に徐々に印加電圧値を低下させ、動作中の前記モータが過負荷状態となった場合の印加電圧値と所定の値との和を前記第２の電圧値とすることを特徴とする。
本発明によると、モータ動作時に発生したブレーキ誤動作を検出し、即座にその誤動作状態を正常動作に戻すことができる。さらに、モータ動作開始時(電源投入時)に、ブレーキ開放保持の最適電圧値を設定することができ、ブレーキ特性の個体差や、経時変化、周囲環境変化があっても影響を受けないようにすることができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の電磁ブレーキ制御装置のブロック図である。
図において、１６はモータ、１７はモータ１６を停止させる電磁ブレーキであり、１２はサーボアンプ、１３はブレーキ１７に印加する電圧を変化させるブレーキ開放電圧制御部である。また、１４は制御プログラムや各種パラメータが記録されたＲＯＭ、１５はＲＡＭ、１１はＲＯＭ１４内のプログラムに従ってブレーキ開放電圧制御部１７やモータ１６の動作を制御するＣＰＵである。
装置の電源投入時、ＲＯＭ１４に記録されたパラメータの一部はＲＡＭ１５に読み込まれ、ＲＡＭ１５の内容は必要に応じて書き換えられるようになっている。
図において、１６はモータ、１７はモータ１６を停止させる電磁ブレーキであり、１２はサーボアンプ、１３はブレーキ１７に印加する電圧を変化させるブレーキ開放電圧制御部である。また、１４は制御プログラムや各種パラメータが記録されたＲＯＭ、１５はＲＡＭ、１１はＲＯＭ１４内のプログラムに従ってブレーキ開放電圧制御部１７やモータ１６の動作を制御するＣＰＵである。
装置の電源投入時、ＲＯＭ１４に記録されたパラメータの一部はＲＡＭ１５に読み込まれ、ＲＡＭ１５の内容は必要に応じて書き換えられるようになっている。
図２は本発明のブレーキ制御装置を用いたモータの制御手順を示すフローチャートである。
まず、モータ動作開始に先立ち、予めＲＡＭ１５に設定されている定格電圧Ｖｒをブレーキ１７に印加してブレーキを開放する（ステップ２１）。定格電圧Ｖｒの設定値は、電源投入時にＲＯＭ１４からＲＡＭ１５へ読み出されている。
ブレーキ１７が開放された後は、印加電圧を同じくＲＡＭ１５に設定されているブレーキ開放状態の維持に必要な低電圧Ｖｕに切り替える（ステップ２２）。ただし、Ｖｒ＞Ｖｕ＞０であるとする。その後、ＣＰＵ１１はモータ１６が過負荷になっていないかを監視する。具体的には、サーボアンプ１２からモータ１６へ出力される指令電流値およびモータ１６からのフィードバック電流値、あるいはフィードバック電流値のみを監視する（ステップ２３）。
まず、モータ動作開始に先立ち、予めＲＡＭ１５に設定されている定格電圧Ｖｒをブレーキ１７に印加してブレーキを開放する（ステップ２１）。定格電圧Ｖｒの設定値は、電源投入時にＲＯＭ１４からＲＡＭ１５へ読み出されている。
ブレーキ１７が開放された後は、印加電圧を同じくＲＡＭ１５に設定されているブレーキ開放状態の維持に必要な低電圧Ｖｕに切り替える（ステップ２２）。ただし、Ｖｒ＞Ｖｕ＞０であるとする。その後、ＣＰＵ１１はモータ１６が過負荷になっていないかを監視する。具体的には、サーボアンプ１２からモータ１６へ出力される指令電流値およびモータ１６からのフィードバック電流値、あるいはフィードバック電流値のみを監視する（ステップ２３）。
モータの経時変化や周囲環境の違い、動作中の環境変化などにより、印加している一定の低電圧Ｖｕではブレーキ開放を維持しきれなくなり、駆動軸の動作中にも関わらずブレーキが作動してしまうと、モータ１６に過負荷がかかりフィードバック電流値が増大する。
一方、例えば本発明をロボットに適用したとすると、ロボットアームが周囲の物体と衝突した場合などにも同じくモータ１６に過負荷がかかりフィードバック電流値が増大する。
ＣＰＵ１１はフィードバック電流値が予め設定された値にまで増大した場合にはモータ１６が過負荷状態であると判断する。
以下に、モータ１６が過負荷状態であることを検出した場合の処理を説明する。
一方、例えば本発明をロボットに適用したとすると、ロボットアームが周囲の物体と衝突した場合などにも同じくモータ１６に過負荷がかかりフィードバック電流値が増大する。
ＣＰＵ１１はフィードバック電流値が予め設定された値にまで増大した場合にはモータ１６が過負荷状態であると判断する。
以下に、モータ１６が過負荷状態であることを検出した場合の処理を説明する。
モータ過負荷を検出したとき、ＣＰＵ１１はまず定格電圧Ｖｒをブレーキ１７に印加する（ステップ２５）。定格電圧Ｖｒを印加した後もモータ１６が過負荷の状態であるときには、ブレーキ１７の誤動作ではなく、ロボットアームの衝突などによる異常状態であると判断し、通常の過負荷処理としてロボット（モータ）の停止処理に移る（ステップ２７）。
ブレーキ１７に定格電圧Ｖｒを印加してモータ１６の過負荷状態が解除されたならばブレーキ１７に印加している低電圧値Ｖｕに問題があったと判断する。この場合はブレーキ１７に印加する電圧を、Ｖｕに予め設定されている電圧値Ｖαを加えた電圧（Ｖｕ＋Ｖα）に切り替える（ステップ２８）。ここで再度モータ過負荷を検出することがなければ動作を継続し、依然としてモータ過負荷を検出したならブレーキ１７に何らかの異常があるものと判断してロボット（モータ）の停止処理に移る（ステップ２７）。
ブレーキ１７に定格電圧Ｖｒを印加してモータ１６の過負荷状態が解除されたならばブレーキ１７に印加している低電圧値Ｖｕに問題があったと判断する。この場合はブレーキ１７に印加する電圧を、Ｖｕに予め設定されている電圧値Ｖαを加えた電圧（Ｖｕ＋Ｖα）に切り替える（ステップ２８）。ここで再度モータ過負荷を検出することがなければ動作を継続し、依然としてモータ過負荷を検出したならブレーキ１７に何らかの異常があるものと判断してロボット（モータ）の停止処理に移る（ステップ２７）。
図３は、ブレーキ１７に印加する電圧の変化と図２のフローチャートとの対応を表す図である。図２におけるステップ２１を原点としている。
図３は、モータ１６が過負荷状態であることを検出後、ステップ２８にてＶｕを切り替えることで過負荷状態が解消され、モータ１６の動作を継続して場合を示している。
図３は、モータ１６が過負荷状態であることを検出後、ステップ２８にてＶｕを切り替えることで過負荷状態が解消され、モータ１６の動作を継続して場合を示している。
図４は、第２の実施例であるブレーキ開放保持電圧最適化の手順を示すフローチャートである。
初回の装置起動時(電源投入時)にブレーキ１７を開放する際には、予めＲＡＭ１５に設定されているブレーキ開放定格電圧Ｖｒを印加する（ステップ３２）。次にＣＰＵ１１から対象となる駆動軸に対し、微小距離間隔の移動指令をサーボアンプ１２に送出する（ステップ３３）。このとき同時にブレーキ１７に印加される電圧を徐々に下げるとともに、サーボアンプ１２からのフィードバック電流値を監視する（ステップ３４、３５）。ブレーキ１７が開放されている状態ではフィードバック電流値は一定となるが、ブレーキ１７に印加される電圧が下がり、ブレーキの開放状態を維持できなくなるとブレーキがかかり、サーボアンプ１２からのフィードバック電流値が増大する。
フィードバック電流値の増大を検出すると、ＣＰＵ１１は、その時点においてブレーキ１７に印加されていた電圧値Ｖａを保持すると同時に移動指令の送出を解除する（ステップ３６）。そしてＶａに予め設定されている一定の安全値Ｖｂを加えた電圧を、ブレーキ開放維持の低電圧値ＶｕとしてＲＡＭ１５に記憶する（ステップ３７）。
初回の装置起動時(電源投入時)にブレーキ１７を開放する際には、予めＲＡＭ１５に設定されているブレーキ開放定格電圧Ｖｒを印加する（ステップ３２）。次にＣＰＵ１１から対象となる駆動軸に対し、微小距離間隔の移動指令をサーボアンプ１２に送出する（ステップ３３）。このとき同時にブレーキ１７に印加される電圧を徐々に下げるとともに、サーボアンプ１２からのフィードバック電流値を監視する（ステップ３４、３５）。ブレーキ１７が開放されている状態ではフィードバック電流値は一定となるが、ブレーキ１７に印加される電圧が下がり、ブレーキの開放状態を維持できなくなるとブレーキがかかり、サーボアンプ１２からのフィードバック電流値が増大する。
フィードバック電流値の増大を検出すると、ＣＰＵ１１は、その時点においてブレーキ１７に印加されていた電圧値Ｖａを保持すると同時に移動指令の送出を解除する（ステップ３６）。そしてＶａに予め設定されている一定の安全値Ｖｂを加えた電圧を、ブレーキ開放維持の低電圧値ＶｕとしてＲＡＭ１５に記憶する（ステップ３７）。
図５は、ブレーキ１７に印加する電圧の変化と図４のフローチャートとの対応を表す図である。図４におけるステップ３２を原点としている。
このようにすることにより、電磁ブレーキの個体差に応じて最適なブレーキ保持低電圧Ｖｕを設定することができる。また、一定期間ごとにこの最適化を行うことでブレーキ特性の経時変化にも対応した最適なブレーキ保持低電圧Ｖｕを維持することができる。
本発明は、ロボットやＮＣ工作機など、電磁ブレーキを備えたモータを用いたシステムに広く応用することができる。
１１ ＣＰＵ
１２ サーボアンプ
１３ ブレーキ電圧制御部
１４ ＲＯＭ
１５ ＲＡＭ
１６ モータ
１７ 電磁ブレーキ
４１ ＣＰＵ
４２ サーボアンプ
４３ ブレーキ開放定格電圧Ｖ１の電圧源
４４ ＲＯＭ
４５ ＲＡＭ
４６ モータ
４７ 電磁ブレーキ
４８ ブレーキ保持低電圧Ｖ２の電圧源
４９ ブレーキ電圧切り替え部（スイッチ）
１２ サーボアンプ
１３ ブレーキ電圧制御部
１４ ＲＯＭ
１５ ＲＡＭ
１６ モータ
１７ 電磁ブレーキ
４１ ＣＰＵ
４２ サーボアンプ
４３ ブレーキ開放定格電圧Ｖ１の電圧源
４４ ＲＯＭ
４５ ＲＡＭ
４６ モータ
４７ 電磁ブレーキ
４８ ブレーキ保持低電圧Ｖ２の電圧源
４９ ブレーキ電圧切り替え部（スイッチ）
Claims (2)
- モータ制御装置によって駆動されるモータに設けられた電磁ブレーキに対し第１の電圧値を印加して前記電磁ブレーキを開放し、前記第１の電圧値より低い第２の電圧値を印加して前記電磁ブレーキの開放状態を保持するブレーキ電圧制御部を備えた電磁ブレーキ制御装置において、
前記ブレーキ電圧制御部は、前記モータの動作中に前記電磁ブレーキが誤動作し、前記モータが過負荷状態になった場合には、前記第２の電圧値を所定の値だけ大きくして前記電磁ブレーキに印加することを特徴とする電磁ブレーキ制御装置。 - 前記ブレーキ電圧制御部は、前記電磁ブレーキに前記第１の電圧値を印加して前記電磁ブレーキを開放した後に徐々に印加電圧値を低下させ、動作中の前記モータが過負荷状態となった場合の印加電圧値と所定の値との和を前記第２の電圧値とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005124922A JP2006304537A (ja) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | モータの電磁ブレーキ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005124922A JP2006304537A (ja) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | モータの電磁ブレーキ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006304537A true JP2006304537A (ja) | 2006-11-02 |
Family
ID=37472171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005124922A Pending JP2006304537A (ja) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | モータの電磁ブレーキ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006304537A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898196B2 (en) | 2006-11-21 | 2011-03-01 | Fanuc Ltd | Motor driving apparatus for driving and braking brake-equipped motor |
-
2005
- 2005-04-22 JP JP2005124922A patent/JP2006304537A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898196B2 (en) | 2006-11-21 | 2011-03-01 | Fanuc Ltd | Motor driving apparatus for driving and braking brake-equipped motor |
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